CONTROL INALÁMBRICO DE UN SISTEMA LIBS PORTÁTIL BASADO EN TECNOLOGÍA BLUETOOTH

Abstract

Se presenta el desarrollo de un sistema de control inalámbrico, basado en tecnología bluetooth, para un sistema LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) que utiliza un prototipo láser Nd: YAG+++ portátil de una potencia estimada de 10 MW/cm², un espectrómetro de difracción de 0.27 nm de resolución y 76.9 nm de ancho espectral (prototipos construidos y desarrollados en el CIOE). Se optimizaron los circuitos electrónicos de control, potencia, fuente y batería del láser, obteniendo un menor tamaño y peso para el sistema LIBS. Se instalaron todos los componentes electrónicos en placas impresas generadas en una máquina de Control Numérico por Computadora TK-CNC. El sistema es capaz de funcionar tanto con una batería del tipo LiPo (Lithium Polymer) como con la red convencional de energía eléctrica. Se diseñó y construyó un primer prototipo de una pistola de medición compuesta del cabezal laser, un sistema de sincronización electrónica entre el láser y el sensor del espectrómetro (trigger) y un sistema óptico para la recolección de la luz de la muestra ablacionada por radiación. El sistema inalámbrico permite controlar al láser portátil desde un computador, haciendo posible el cambio de parámetros de funcionamiento del láser tales como la frecuencia, la energía de disparo y la toma sincronizada de datos del espectrómetro. El sistema completo que consta de un láser pulsado, un espectrómetro y el sistema de recolección de luz; tiene un peso relativamente bajo (aproximadamente 6kg) y un costo menor en un 30% de sistemas similares portátiles.We describe the development of a Bluetooth-based wireless control for a LIBS (Laser-induced Breakdown Spectroscopy) system that uses a portable prototype Nd:YAG+++ laser with an estimated power of 10MW/cm2, a spectrometer with 0.27nm of diffraction resolution and 76.9nm of spectral width. All the prototypes were developed and built in our research institute, the CIOE. We optimized the electronic control circuits, the power supply and the laser battery, thus enabling the reduction in size and weight of the LIBS system. All electronic components were installed on printed circuit boards that were generated on a computer numerical control machine TK-CNC. The system is able to operate with a LIPO (Lithium Polymer) battery as well as with the conventional power grid. We designed and built a first prototype of a measurement gun composed of the laser head, an electronic synchronization system between the laser and the spectrometer sensor (trigger) and an optical data input system for collecting light of radiation-ablated samples. The wireless system allows controlling the portable laser from a computer, enabling to apply changes on the laser operating parameters such as frequency, spark energy and synchronized data capture from the spectrometer. The full system consists of a pulsed laser, a spectrometer and a light collection system; it has a relative low weight (about 6Kg) and is 30% cheaper than similar portable systems.